CN103528045A - 一种锅炉水位过零控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锅炉水位过零控制方法，基于由汽包水位、蒸汽量和给水流量组成的三冲量控制系统，通过液位调节器的输出值控制锅炉液位，该方法为，预设锅炉液位一设定值，以及对液位调节器的输出值设定上限值和下限值，读取锅炉液位的实际值并与设定值比较：当实际值高于或低于设定值时，液位调节器的输出值相应地减少或者增加，并当液位调节器的输出值减少或者增加的值达到预设的下限值或上限值时，液位调节器的输出值为零。本发明的锅炉水位过零控制系统，能够克服三冲量调节系统存在的饱和过调的问题，以及克服三冲量系统中存在的设定值与指示值相同时无法快速进入物料平衡的缺陷，简便易行，能够实现良好的生产效益，经济高效。

Description

一种锅炉水位过零控制方法
技术领域
本发明涉及一种锅炉水位过零控制方法，特别涉及一种能够克服三冲量调节系统积分饱和和快速调整物料平衡的控制方法，属于控制技术领域。
背景技术
锅炉是化工和电力生产中重要的动力设备，汽包液位是锅炉运行中非常重要的一个被调参数，液位是否能控制在允许的范围内，对设备的安全和生产操作有着直接的影响：汽包液位过高，会造成蒸汽带水，在有汽轮发电机的场合，会对汽机叶片造成冲击甚至损坏汽轮机；汽包液位过低，会造成锅炉列管缺水而直接受高温烘烤,轻则变形，重则爆管。所以汽包液位能否控制在一个保证工艺和设备安全的范围内，并且能适应各种工况的运行，对于自控专业来讲是一个必须面对的问题。
利用简单PID控制系统来控制锅炉汽包液位，不能克服“虚假液位”的影响；“双冲量控制系统”可以克服“虚假液位”的影响，但不能克服给水量波动的影响；三冲量调节系统可以克服以上因素的影响，但仍具有积分饱和和系统不能在设定值与指示值一致时快速进入物料平衡的缺点。
因此，如何调控锅炉液位，防止饱和过调情况的出现，成为发明人研习的方向。
发明内容
本发明提供一种锅炉水位过零控制方法，能够克服三冲量调节系统出现的积分饱和和系统无法在设定值与指示值一致时快速进入物料平衡的缺陷，控制系统简便易行，经济效益高。
为实现上述发明目的，本发明提供一种锅炉水位过零控制方法，基于由汽包水位、蒸汽量和给水流量组成的三冲量控制系统，通过液位调节器的输出值控制锅炉液位，其特征在于，该方法为，
预设锅炉液位一设定值，以及对液位调节器的输出值设定上限值和下限值，读取锅炉液位的实际值并与设定值比较：当实际值高于或低于设定值时，液位调节器的输出值相应地减少或者增加，并当液位调节器的输出值减少或者增加的值达到预设的下限值或上限值时，液位调节器的输出值为零。
具体来说，该方法中对液位调节器的输出值的控制方法为，
（a1）设定锅炉液位的设定值T，以及，液位调节器的输出值的上限值P1和下限值P2；
（b2）读取锅炉液位的实际值S，并与锅炉液位的设定值T进行比较；
（c3）当实际值S大于设定值T时，液位调节器的输出值逐渐减小，并当液位调节器的输出值小于下限值P2时，液位调节器设为手动，且液位调节器的输出值为零；
（d4）当（c3）液位调节器的输出值为零后，液位调节器设为自动；
（e5）当实际值S小于设定值T时，液位调节器的输出值逐渐增大，并当液位调节器的输出值大于上限值P1时，液位调节器设为手动，且液位调节器的输出值为零；
（f6）当（e5）液位调节器的输出值为零后，液位调节器设为自动；
（g7）当实际值S与设定值T有交叉时，液位调节器设为手动，且液位调节器的输出值为零；
（h8）当（g7）液位调节器的输出值为零后，液位调节器设为自动。
作为一种优选的实施方案之一，所述液位调节器的输出值的上限值P1的范围为给水流量量程的10%—30%。
作为一种优选的实施方案之一，所述液位调节器的输出值的下限值P2的范围为给水流量量程的-30%—-10%。
作为优选的实施方案之一，所述液位调节器的输出值为该三冲量控制系统中主回路的输出值。
本发明的锅炉水位过零控制系统，通过对锅炉液位预设一设定值，以及对液位调节器的输出值进行上下限的限制，从而在锅炉液位的实际值上穿或下穿该设定值时液位调节器的输出值为零，使给水量和蒸发量相同，从而能够使液位调节器开始新的调节过程。该锅炉水位过零控制方法，能够克服三冲量调节系统中存在的饱和过调的问题，以及存在的设定值与指示值相同时无法快速进入物料平衡的缺陷，达到使整个系统迅速回归物料平衡状态的目的。
本发明的锅炉水位过零控制方法简便易行，能够实现良好的生产效益，经济高效。
附图说明
为进一步说明本发明的实现过程，下面结合附图对本发明的控制方法作进一步详细的说明。
图1所示为本发明锅炉水位过零控制方法示意图。
具体实施方式
本实施例中的锅炉水位过零控制方法，基于由汽包水位、蒸汽量和给水流量组成的三冲量控制系统，通过液位调节器的输出值控制锅炉液位，其特征在于，该方法为，
预设锅炉液位一设定值，以及对液位调节器的输出值设定上限值和下限值，读取锅炉液位的实际值并与设定值比较：当实际值高于或低于设定值时，液位调节器的输出值相应地减少或者增加，并当液位调节器的输出值减少或者增加的值达到预设的下限值或上限值时，液位调节器的输出值为零。
具体来说，该方法中对液位调节器的输出值的控制方法具体为，
（a1）设定锅炉液位的设定值T，以及，液位调节器的输出值的上限值P1和下限值P2；
（b2）读取锅炉液位的实际值S，并与锅炉液位的设定值T进行比较；
（c3）当实际值S大于设定值T时，液位调节器的输出值逐渐减小，并当液位调节器的输出值小于下限值P2时，液位调节器设为手动，且液位调节器的输出值为零；
（d4）当（c3）液位调节器的输出值为零后，液位调节器设为自动；
（e5）当实际值S小于设定值T时，液位调节器的输出值逐渐增大，并当液位调节器的输出值大于上限值P1时，液位调节器设为手动，且液位调节器的输出值为零；
（f6）当（e5）液位调节器的输出值为零后，液位调节器设为自动；
（g7）当实际值S与设定值T有交叉时，液位调节器设为手动，且液位调节器的输出值为零；
（h8）当（g7）液位调节器的输出值为零后，液位调节器设为自动。
通过上述对液位调节器输出值的控制，可以使液位调节器的输出值在达到上限或者下限时，液位调节器的输出值为零，从而开始新的调节，有效地防止饱和过调的问题。
作为一种优选的实施方案之一，所述液位调节器的输出值的上限值P1的范围为给水流量量程的10%—30%。
作为一种优选的实施方案之一，所述液位调节器的输出值的下限值P2的范围为给水流量量程的-30%—-10%。
其中，给水流量量程的确定与锅炉的实际容量、运转情况有关，根据既有锅炉的相关参数确定。当然，该上限值与下限值也是根据生产过程中的实际情况进行确定。
作为优选的实施方案之一，所述液位调节器的输出值为该三冲量控制系统中主回路的输出值。也就是说，对该主回路设定上限值和下限值，该液位调节器的输出值与蒸发量的和构成流量副回路的流量。例如，当液位调节器的输出值小于设定值时，主回路的输出值会逐渐增加，而当主回路的输出值增大到设定的上限值时，主回路的输出值立刻变为零，从而直接达到调节流量副回路流量的作用，随后再从零逐渐增大。
参见附图1所示，本实施例的液位调节过程通过以下方式实现：
液位信号由液位变送器采集，代表液位的实际值S。液位PID回路根据实际值S与设定值T的偏差进行调节计算，计算结果送至add功能模块。
当发生实际值S与设定值T有交叉的情况，液位PID回路输出立刻归零，归零后再重新按PID算法调整。
同时，对液位PID回路送至add功能模块的信号分别设有上下限。当此信号到达上下限时，液位PID回路输出也马上归零，归零后重新按PID算法调整。
将液位PID回路输出值和蒸发量求和，其结果送至流量PID回路作为该回路的给定值，流量PID回路再根据给水量的测量值对给水阀的开度进行调节，最终完成整个液位的调节。
其实现的效果是：通过对锅炉液位预设一设定值，可以使锅炉液位在上穿或下穿设定值时，液位调节器的输出值为零，此时给水量与蒸发量相等，能够将整个系统快速恢复到物料平衡的装置，从而开始新的调节，液位调节器再依据相应的偏差进行有针对性的控制参与，有效地解决现有三冲量调节系统不能在设定值与指示值一致时快速进入物料平衡的缺陷。
上述具体实施方式，仅为说明本发明一较佳实施例的实现过程，其目的在于能够让本领域的技术人员据以实施，但以上内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种锅炉水位过零控制方法，基于由汽包水位、蒸汽量和给水流量组成的三冲量控制系统，通过液位调节器的输出值控制锅炉液位，其特征在于，该方法为，
预设锅炉液位一设定值，以及对液位调节器的输出值设定上限值和下限值，读取锅炉液位的实际值并与设定值比较：当实际值高于或低于设定值时，液位调节器的输出值相应地减少或者增加，并当液位调节器的输出值减少或者增加的值达到预设的下限值或上限值时，液位调节器的输出值为零。
2.根据权利要求1所述的一种锅炉水位过零控制方法，其特征在于，该方法中对液位调节器的输出值的控制方法具体为，
（a1）设定锅炉液位的设定值T，以及，液位调节器的输出值的上限值P1和下限值P2，；
（b2）读取锅炉液位的实际值S，并与锅炉液位的设定值T进行比较；
（c3）当实际值S大于设定值T时，液位调节器的输出值逐渐减小，并当液位调节器的输出值小于下限值P2时，液位调节器设为手动，且液位调节器的输出值为零；
（d4）当（c3）液位调节器的输出值为零后，液位调节器设为自动；
（e5）当实际值S小于设定值T时，液位调节器的输出值逐渐增大，并当液位调节器的输出值大于上限值P1时，液位调节器设为手动，且液位调节器的输出值为零；
（f6）当（e5）液位调节器的输出值为零后，液位调节器设为自动；
（g7）当实际值S与设定值T有交叉时，液位调节器设为手动，且液位调节器的输出值为零；
（h8）当（g7）液位调节器的输出值为零后，液位调节器设为自动。
3.根据权利要求2所述的一种锅炉水位过零控制方法，其特征在于，所述液位调节器的输出值的上限值P1的范围为给水流量量程的10%—30%。
4.根据权利要求2所述的一种锅炉水位过零控制方法，其特征在于，所述液位调节器的输出值的下限值P2的范围为给水流量量程的-30%—-10%。
5.根据权利要求1或2所述的一种锅炉水位过零控制方法，其特征在于，所述液位调节器的输出值为该三冲量控制系统中主回路的输出值。
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